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前言
第1章 緒論 1
1.1 有限元法的特點與發(fā)展過程 1
1.2 有限元法在塑性加工領域的應用 1
1.3 有限元法的基本問題 2
1.4 有限元法的發(fā)展趨勢 4
1.5 MSC.Marc有限元軟件的特點 6
第2章 有限元法的基本理論 7
2.1 有限元法概述 7
2.1.1 有限元法的基本思想 7
2.1.2 有限元法分析計算的思路和做法 7
2.1.3 有限元分析的基本方法 8
2.1.4 學習有限元法所需的理論基礎 11
2.2 塑性有限元法分類 11
2.2.1 彈塑性有限元法 11
2.2.2 剛塑性有限元法 13
2.3 非線性方程組的數(shù)值解法 15
第3章 MSC.MARC在材料加工過程中的一些常用技術(shù) 18
3.1 變形的描述 18
3.1.1 定義 18
3.1.2 Eulerian坐標和Lagrangian坐標 18
3.1.3 Eulerian網(wǎng)格和Lagrangian網(wǎng)格 19
3.1.4 Lagrangian網(wǎng)格畸變的處理方式 22
3.2 局部自適應網(wǎng)格細劃分 22
3.2.1 自適應網(wǎng)格細劃分準則 22
3.2.2 局部自適應網(wǎng)格細劃分的數(shù)量 24
3.2.3 局部網(wǎng)格自適應實例分析 25
3.3 網(wǎng)格重劃分 27
3.3.1 網(wǎng)格重劃分器 27
3.3.2 網(wǎng)格重劃分準則 28
3.3.3 網(wǎng)格重劃分數(shù)量 28
3.3.4 網(wǎng)格重劃分實例分析 28
3.4 預狀態(tài)分析 31
3.4.1 預狀態(tài)分析的基本功能 31
3.4.2 預狀態(tài)分析應用實例 31
3.5 重啟動分析 36
3.5.1 重啟動分析的基本步驟 37
3.5.2 重啟動分析實例 37
3.6 熱－結(jié)構(gòu)耦合分析 39
3.6.1 熱－結(jié)構(gòu)耦合分析的基本概念 39
3.6.2 熱－結(jié)構(gòu)耦合分析的基本過程 41
3.7 小結(jié) 42
第4章 異型結(jié)構(gòu)件增量彎曲成形有限元模擬 43
4.1 引言 43
4.2 增量彎曲成形原理 43
4.3 異型結(jié)構(gòu)件有限元模型的建立 44
4.3.1 幾何模型 44
4.3.2 單元網(wǎng)格劃分 45
4.3.3 定義材料特性 55
4.3.4 定義接觸條件 57
4.3.5 定義邊界條件 62
4.3.6 定義載荷工況 63
4.3.7 定義作業(yè)參數(shù)并提交運行 66
4.4 單筋條結(jié)構(gòu)件變形模擬結(jié)果分析 70
4.4.1 單筋條結(jié)構(gòu)件回彈分析 70
4.4.2 應變分布 75
4.5 單筋結(jié)構(gòu)件失穩(wěn)模擬結(jié)果分析 77
4.5.1 I形單筋結(jié)構(gòu)件失穩(wěn)分析 77
4.5.2 T形單筋結(jié)構(gòu)件失穩(wěn)分析 80
4.5.3 J形單筋結(jié)構(gòu)件失穩(wěn)分析 80
4.6 單筋結(jié)構(gòu)件翹曲模擬結(jié)果分析 82
4.6.1 I形單筋結(jié)構(gòu)件翹曲分析 82
4.6.2 T形單筋結(jié)構(gòu)件翹曲分析 84
4.6.3 J形單筋結(jié)構(gòu)件翹曲分析 86
4.7 有限元模擬對工程的指導作用 86
4.7.1 特征直線方程的建立 87
4.7.2 自適應增量成形工藝知識庫總體結(jié)構(gòu) 89
4.7.3 自適應增量成形工藝知識庫參數(shù)獲取方法 90
4.7.4 應用與驗證 91
4.8 小結(jié) 91
第5章 整體壁板滾彎成形有限元模擬 93
5.1 引言 93
5.2 滾彎成形原理 93
5.3 滾彎成形有限元模型的建立 94
5.3.1 幾何模型 94
5.3.2 單元網(wǎng)格劃分 94
5.3.3 定義材料特性 105
5.3.4 定義接觸條件 107
5.3.5 定義邊界條件 111
5.3.6 定義載荷工況 114
5.3.7 定義作業(yè)參數(shù)并提交運行 115
5.4 整體壁板滾彎成形模擬結(jié)果分析 116
5.4.1 壁板應力分析 116
5.4.2 壁板應變分析 126
5.4.3 三輥作用力分析 133
5.4.4 回彈分析 134
5.5 小結(jié) 136
第6章 鎂合金型材繞彎成形有限元模擬 137
6.1 引言 137
6.2 繞彎成形原理 137
6.3 材料性能曲線測定 139
6.3.1 材料性能測定 139
6.3.2 材料的物理屬性 140
6.4 繞彎成形有限元模型的建立 142
6.4.1 幾何模型 142
6.4.2 單元網(wǎng)格劃分 146
6.4.3 初始條件 150
6.4.4 邊界條件 151
6.4.5 模具加載條件 153
6.4.6 材料的物理屬性 157
6.4.7 定義工況 163
6.4.8 定義作業(yè)參數(shù) 165
6.4.9 求解 167
6.5 鎂合金型材繞彎成形模擬結(jié)果分析 167
6.5.1 回彈分析 167
6.5.2 溫度對成形的影響 176
6.5.3 成形質(zhì)量分析 179
6.5.4 創(chuàng)建動畫 184
6.6 小結(jié) 186
第7章 金屬軋制成形的有限元模擬 188
7.1 材料的變形抗力 188
7.1.1 冷軋變形抗力模型 188
7.1.2 熱軋變形抗力模型 189
7.1.3 MARC中對變形抗力模型的處理方式 190
7.2 軋制力能參數(shù)的計算 191
7.2.1 軋制力的計算及影響因素 191
7.2.2 MARC計算軋制力的方式 193
7.3 板厚、板形、寬展的計算 194
7.3.1 板厚 194
7.3.2 板形 194
7.3.3 寬展 196
7.3.4 MARC計算板厚、板形的方法 198
7.4 軋制過程溫度的計算 199
7.4.1 熱軋過程的基本傳熱方程與邊界條件 199
7.4.2 熱軋過程熱-結(jié)構(gòu)耦合分析的邊界條件 199
7.4.3 熱軋過程熱－結(jié)構(gòu)耦合在MARC中的實現(xiàn) 200
7.5 軋制成形分析應用實例 200
7.5.1 案例說明 200
7.5.2 模型的簡化 202
7.5.3 第一道次 軋制仿真 202
7.5.4 第二道次軋制仿真 216
7.5.5 軋制過程的三維熱－結(jié)構(gòu)耦合分析 224
7.6 小結(jié) 234
第8章 鎂合金板材異步軋制數(shù)值模擬 235
8.1 引言 235
8.2 板材異步軋制基本原理 235
8.3 板材異步軋制有限元模型的建立 236
8.3.1 幾何模型建立 236
8.3.2 單元網(wǎng)格劃分 236
8.3.3 材料特性定義 248
8.3.4 接觸條件定義 251
8.3.5 初始條件定義 256
8.3.6 載荷工況定義 256
8.3.7 定義作業(yè)參數(shù)并提交運行 258
8.4 鎂合金板材異步軋制模擬結(jié)果分析 260
8.4.1 板材異步軋制過程金屬流動分析 261
8.4.2 板材異步軋制等效應變場分布 262
8.4.3 板材異步軋制等效應力場分布 263
8.4.4 板材異步軋制溫度場分布 264
8.5 不同工藝參數(shù)對板材異步軋制過程的影響 264
8.5.1 不同軋輥轉(zhuǎn)速比對異步軋制的影響 264
8.5.2 摩擦因素對板材異步軋制的影響 268
8.5.3 坯料溫度對板材異步軋制的影響 273
8.5.4 軋輥溫度對板材異步軋制的影響 276
8.5.5 壓下率對板材異步軋制的影響 278
8.6 小結(jié) 283
第9章 三輥行星軋制成形有限元模擬 284
9.1 引言 284
9.2 三輥行星軋制成形基本原理 284
9.3 旋軋成形有限元模型的建立 285
9.3.1 建立軋輥芯棒小車坯料有限元模型 285
9.3.2 幾何參數(shù)的定義 293
9.3.3 材料特性的定義 294
9.3.4 連接控制的定義 295
9.3.5 接觸體和接觸表的定義 296
9.3.6 初始條件的確定 305
9.3.7 邊界條件的定義 305
9.3.8 工況的定義 307
9.3.9 定義作業(yè)參數(shù)并提交運行 309
9.4 旋軋成形變形規(guī)律模擬結(jié)果分析 311
9.4.1 坯料三角形效應分析 311
9.4.2 坯料受力特征分析 313
9.4.3 運動軌跡分析 314
9.4.4 接觸特征規(guī)律 316
9.4.5 坯料縱向運動的變形段 317
9.5 旋軋成形溫度場模擬結(jié)果分析 318
9.5.1 旋軋成形過程的溫度場分布 318
9.5.2 坯料上一點的溫度變化 319
9.5.3 坯料橫切面溫度場分布 320
9.5.4 坯料切面圓周溫度變化 322
9.5.5 旋軋成形應變速率特點分析 323
9.6 小結(jié) 324
第10章 管材液壓成形有限元分析實例 325
10.1 引言 325
10.2 管材液壓成形原理 325
10.3 管材液壓成形有限元模型的建立 326
10.3.1 幾何模型 326
10.3.2 單元網(wǎng)格的劃分 332
10.3.3 材料特性的定義 336
10.3.4 幾何特性的定義 339
10.3.5 接觸條件的定義 341
10.3.6 邊界條件的定義 345
10.3.7 載荷工況的定義 346
10.3.8 定義作業(yè)參數(shù)并提交運行 347
10.4 管材液壓成形模擬結(jié)果分析 351
10.4.1 壁厚分布 352
10.4.2 應變分布 354
10.5 小結(jié) 357
第11章 渦輪盤閉模鍛造中組織演變的有限元模擬 358
11.1 概述 358
11.2 組織演變的有限元計算 358
11.2.1 組織演變模型 358
11.2.2 用戶 子程序二次開發(fā) 359
11.3 有限元模型的建立 364
11.3.1 幾何模型 365
11.3.2 材料模型 377
11.3.3 接觸條件 382
11.3.4 初始條件 386
11.3.5 網(wǎng)格重劃分 386
11.3.6 定義工況 387
11.3.7 定義作業(yè)參數(shù) 389
11.3.8 提交作業(yè) 392
11.4 結(jié)果分析 392
11.4.1 溫度場 393
11.4.2 等效應變場 394
11.4.3 流線場 395
11.4.4 組織場 396
11.5 小結(jié) 398
第12章 銅盤管退火過程溫度場有限元模擬 399
12.1 引言 399
12.2 銅盤管退火工藝過程 399
12.2.1 銅盤管退火工藝概述 399
12.2.2 銅盤管退火過程的傳熱分析 400
12.2.3 銅盤管退火過程傳熱學理論 401
12.2.4 銅盤管退火過程關鍵參數(shù)分析 403
12.3 銅盤管退火溫度場有限元模型的建立 404
12.3.1 幾何模型 404
12.3.2 單元網(wǎng)格劃分 405
12.3.3 材料特性定義 422
12.3.4 初始條件的定義 428
12.3.5 邊界條件的定義 429
12.3.6 載荷工況的定義 444
12.3.7 定義作業(yè)參數(shù)并提交運行 445
12.4 銅盤管 退火溫度場模擬結(jié)果分析 446
12.4.1 銅盤管退火溫度場云圖 446
12.4.2 銅盤管熱點與冷點溫度演變歷史 449
12.4.3 銅盤管徑向和軸向溫度分布 450
12.4.4 分析與討論 453
12.5 小結(jié) 454
第13章 管道對接焊有限元模擬 455
13.1 引言 455
13.2 熱－力耦合有限元法 455
13.2.1 熱傳導問題的控制方程 455
13.2.2 熱傳導問題的有限元描述 456
13.2.3 熱應力問題的有限元描述 457
13.3 管道焊接模擬前處理 458
13.3.1 網(wǎng)格劃分 459
13.3.2 定義幾何屬性 467
13.3.3 定義材料屬性 467
13.3.4 設置焊接路徑和填充焊料 469
13.3.5 添加邊界條件和初始條件 472
13.3.6 定義工況 478
13.3.7 定義作業(yè)參數(shù) 480
13.4 后處理結(jié)果分析 482
13.4.1 焊接溫度場分析 482<
13.4.2 管道焊接殘余應力 486
13.4.3 管道焊后變形分析 489
13.5 小結(jié) 490
參考文獻 491